이웃집과학자

이웃님들, 영화 <스타워즈> 보셨나요? 로봇 알투디투(R2-D2)가 공기 중에 레이저로 레아 공주의 입체 영상을 투영하는데요. 이런 공상과학(SF)적인 장면이 현실이 될 날이 그리 멀지 않았습니다.

미국 브리검영 대학 대니멀 스몰리(Daniel Smalley)교수가 이끄는 연구진이 발명한 방식인데요. 이 방식을 이용하면 현재의 홀로그램보다 사실적이고 명확하게 보이는 3D 영상을 제작할 수 있다고 합니다. 이 연구 결과는 지난 1월 <Nature>에 발표됐습니다.

연구진은 손가락 하나 위에서 조그만 나비 한 마리가 춤추는 모습과 대학원생의 모습을 영상으로 제작했는데요. 대학원생은 영화 <스타워즈>의 레아공주를 흉내내고 있는 모습이라네요.

기존 홀로그램 기술은 특정한 각도에서만 볼 수 있었고, 거리가 멀면 영상이 일그러지는 한계가 노출됐습니다.

그런데 이 기술을 이용하면 어떤 방향에서 봐도 입체적으로 보인다고 합니다. 360도를 넘어 사실상 모든 방향에서 입체감 넘치게 감상할 수 있어서 한층 더 생생한 체험이 가능하죠.

어떻게 가능한 건지 궁금한데요. 연구진은 우리 눈에 잘 보이지 않지만 무수히 많은 미세 입자들을 이용했습니다. 아무런 디스플레이 장치 없이 공기를 이용했다고 합니다.

빛을 특정 공간에 가두는 기술 'Optical Trap Display(OTD)'를 이용했습니다. 기존의 디스플레이나 유리를 대신할 수 있도록 얇은 공기층을 설계했고 그 공기층에 레이저를 비춘 건데요. 연구진이 개발한 OTD기술은 ㎛(마이크로미터, 100만분의 1m) 크기의 입자를 조절하는 데 효율적이라고 합니다.

또한 움직임을 표현하기 위해 입자스캐닝 기술을 접목했고 어떠한 방향에서 관찰해도 찌그러지거나 흐트러지지 않는 홀로그램 영상을 만들어냈죠. 입자 스캐닝을 통해 움직임의 속도를 조절한 거라고 해요.

연구 초기 스몰리 교수는 중력이 입자를 떨어뜨리기 때문에 영상을 유지할 수 없을 거라고 생각했지만 레이저 광선의 에너지가 대기압을 변화시켜 입자가 떠 있는 상태를 유지한다고 합니다.

스몰리 교수는 영상을 공기 중에 투영하기 위해 어린이용 도시락 크기 1.5배 정도의 기기를 만들어 사용했습니다. 앞으로 더 다양한 레이저 빔을 사용해 커다란 프로젝트를 만드는 것이 계획이라고 합니다.

스몰리의 기술이 상용화되려면 아직 몇 년은 더 걸리겠지만, 앞으로 엔터테인먼트뿐만 아니라 의료 분야에도 활용될 수 있으리라 기대되고 있습니다.